Методы защиты атмосферного воздуха ЛЕКЦИЯ № 6 Пермский

Методы защиты атмосферного воздуха ЛЕКЦИЯ № 6 Пермский государственный технический университет

Методы обезвреживания и переработки газообразных, жидких и твердых промышленных отходов

Методы очистки и обезвреживания отходящих газов

Очистка от пыли I. I. Сухие методы Сухая механическая газоочистка — разделение газовой смеси воздействием внешней механической силы на частицу взвешенную в газе. Очистка возможна от частиц размерами: пыли 5 -50 мкм, дымы 0, 1 -5 мкм. Эффективность очистки 80 -90%. Принцип действия: существуют аппараты, в которых использованы различные механизмы осаждения: 1. гравитационный (пылеосадительные камеры), 2. инерционный (камеры, осаждение пыли в которых происходит в результате изменения направления движения газового потока или установления на его пути препятствия) 3. центробежный (одиночные, групповые и динамические пылеуловители ). 4. Фильтры (волокнистые, тканевые, зернистые, керамические)

Очистка от пыли. Сухие методы Схема гравитационн ого пылеуловителя: 1 — корпус, 2 – бункеры , W ос- скорость осаждения, V- скорость газового потока. Принцип очистки Очищаемые ингредиенты Степень очистки, % Гравитационный Пыль 40 -1000 мкм 40 -50% (<20 мкм) 80 -90% (50 мкм)

Схемы инерционных пылеуловителей различных типов: Очистка от пыли. Сухие методы Принцип очистки Очищаемые ингредиенты Степень очистки, % Инерционный Пыль >25 -30 мкм 65 -80% 90 (30 мкм)

Очистка от пыли. Сухие методы Жалюзийный аппарат 1 – корпус ; 2 – решетка. Принцип очистки Очищаемые ингредиенты Степень очистки, % Инерционный Пыль >20 мкм 65 -80%

Групповой циклон. Батарейный циклон Очистка от пыли. Сухие методы Принцип очистки Очищаемые ингредиенты Степень очистки, % Инерционный (центробежные силы) 5 -1000 мкм 90% (5 мкм)

Схема вихревого пылеуловителя соплового типа 1 — камера ; 2 — выходной патрубок ; 3 — сопла ; 4 — лопаточный завихритель типа «розетка» ; 5 — входной патрубок ; 6 — подпорная шайба ; 7 — пылевой бункер ; 8 — кольцевой лопаточный завихритель. Очистка от пыли. Сухие методы Принцип очистки Очищаемые ингредиенты Степень очистки, % Центробежные силы — 98 -99% (2 мкм)

Динамический пылеуловитель 1 — «улитка» ; 2 — циклон ; 3 — пылесборный бункер. Очистка от пыли. Сухие методы Принцип очистки Очищаемые ингредиенты Степень очистки, % Центробежные силы Пыль >15 мкм 80 -90% (2 мкм)

Тканевый фильтр 1 — корпус ; 2 — встряхивающее устройство ; 3 — рукав ; 4 — распределительная решетка. Очистка от пыли. Сухие методы Принцип очистки Очищаемые ингредиенты Степень очистки, % Фильтрация газа через пористую перегородку 0, 9 -100 мкм 85 -99%

II. Мокрые методы. Мокрая газоочистка – метод, основанный на контакте газового потока с промывной жидкостью (обычно водой). Большинство схем имеют оборотное водоснабжение: жидкость вместе с шламом из газопромывателей направляют в отстойники для осветления и повторного использования; при наличии в шламе ценных веществ его обезвоживают. Метод используют для улавливания тонкодисперсных пылей или туманов. Принцип действия: в результате контакта запыленного газового потока с жидкостью образуется межфазная поверхность контакта. Эффективность очистки составляет от 90 -99%. Очистка от пыли

Противоточный насадочный скруббер 1 — опорная решетка ; 2 — насадка ; 3 — оросительное устройство. Очистка от пыли. Мокрые методы Принцип очистки Очищаемые ингредиенты Степень очистки, % При контакте запыленного газового потока с жидкостью образуется межфазная поверхность контакта Пыль ≥ 2 мкм >90% (2 мкм)

Газопромыватель с подвижной насадкой 1 -опорная решетка ; 2 — шаровая насадка ; 3 -ограничительная решетка ; 4 — оросительное устройство ; 5 — брызгоуловитель. Очистка от пыли. Мокрые методы

Пенный газопромыватель c c переливной тарелкой 1 – корпус ; 2 – тарелка ; 3 — приемная коробка ; 4 – порог ; 5 — сливная коробка. Очистка от пыли. Мокрые методы Принцип очистки Очищаемые ингредиенты Степень очистки, % При контакте запыленного газового потока с жидкостью образуется межфазная поверхность контакта Пыль >10 мкм —

Газопромыватель ударно-инерционного действия 1 — входной патрубок ; 2 — резервуар с жидкостью ; 3 — сопло. Очистка от пыли. Мокрые методы Принцип очистки Очищаемые ингредиенты Степень очистки, % Удар газового потока о поверхность жидкости — 95 -97 %

Газопромыватели центробежного действия: циклон с водяной пленкой 1 – входной патрубок ; 2 — выходной патрубок ; 3 — кольцевой коллектор ; 4 — сопло. Очистка от пыли. Мокрые методы Принцип очистки Очищаемые ингредиенты Степень очистки, % Центробежный, пленочное орошение — 98 -99 %

Скоростной газопромыватель, скруббер Вентури с выносным каплеуловителем 1 — труба-распылитель ; 2 — циклон- пылеуловитель. Очистка от пыли. Мокрые методы Принцип очистки Очищаемые ингредиенты Степень очистки, % Интенсивное дробление газовым потоком орошающей его жидкости Пыль >0, 1 мкм —

III. Электрические методы Электрическая очистка – ионизация электрическим зарядом под действием постоянного электрического тока (напряжением до 90 к. В) взвешенных в газах твердых и жидких частиц с последующим осаждением их на электродах. Принцип действия: движение заряженных частиц к осадительному электроду происходит под действием аэродинамических сил, силы взаимодействия электрического поля и заряда частицы, силы тяжести и силы давления электрического ветра. Скорость осаждения главным образом зависит от удельного электрического сопротивления и электрического заряда частиц. Очистка от пыли

Электрическая очистка Осуществляется в сухих и мокрых электрофильтрах: широко применяются для улавливания высокодисперсных частиц пыли или тумана, особенно при очистке больших объемов газа. имеют широкий диапазон производительности — от сотен до миллионов м 3 /ч ; обеспечивают высокую степень очистки газов до 99, 95 % ; имеют низкое гидравлическое сопротивление — 0, 2 к. Па ; могут улавливать твердые и жидкие частицы размером от 0, 01 (вирусы, табачный дым) до 10 мкм.

Трубчатый электрофильтр 1 — осадительный электрод ; 2 — коронирующий электрод ; 3 — рама ; 4 — встряхивающее устройство ; 5 — изолятор. Очистка от пыли. Электрические методы Принцип очистки Очищаемые ингредиенты Степень очистки, % Ионизации частиц при прохождении газа через область коронного разряда и последующее осаждение на электродах 0, 01 -10 мкм 90 —

Очистка от туманов и брызг Фильтрация газов через пористую перегородку, при которой улавливаются брызги и туманы – капли жидкости 0, 5 -5 мкм, в т. ч. масла. Принцип действия: фильтрация газа происходит при помощи различного рода фильтров: Волокнистые фильтры-туманоуловители. Происходит захват частиц жидкости волокнами пропускании туманов через волокнистый слой. Эффективность очистки 96 -99, 5% ; Сеточные фильтры-туманоуловители. Сетки, уложенные в пакеты, используют как центры сбора капель ; Электрофильтры (мокрые электрофильтры).

Очистка от газообразных и парообразных примесей Абсорбция — процесс избирательного поглощения газа или пара из газовой смеси жидким поглотителем — абсорбентом. В этом процессе происходит переход вещества из газовой или паровой фазы в жидкую. Принцип действия: методы основаны на поглощении кислых газов (SO 2 , H 2 S, HF и др. ) главным образом сильными основаниями, например, водными растворами щелочей, соды, суспензиями извести, известняка или магнезита; органических сернистых соединений — растворами щелочей.

Абсорбционные методы Очищаемые ингредиенты Принцип очистки Степень очистки, % SO 2 – Абсорбция водой, растворимость мала: SO 2 +H 2 O → H + +HSO 3 — – Растворы известняка, извести: Ca. CO 3 +SO 2 +H 2 O → H 2 O+CO 2 +Ca. SO 3 – Раствор соды: Na 2 CO 3 +SO 2 → Na 2 SO 3 +CO 2 – Поглощение аммиачной водой: NH 4 OH+H 2 SO 3 → (NH 4 ) 2 SO 3 +H 2 O 85 -99 H 2 S – Поглощение водным раствором Na 2 CO 3 /K 2 CO 3 – Аммиачный раствор ; – Щелочные растворы (р. Н>8) ; 90 -99 85 -90 NO X – Галогенное окисление О 2 или другими окислителями: NO+O 2 → NO 2 – Поглощение водой: NO 2 +H 2 O → HNO 3 +NO+Q – Поглощение раствором щелочи: NO 2 +Na 2 CO 3 → Na. NO 3 +CO 2 +Q – Селективные абсорбенты – Fe. SO 4 , Fe. Cl 2 – для очистки от NO – Гомогенное восстановление аммиаком при t>200 С: NH 3 +NO → N 2 +H 2 O до 97 Галогены и их соединения FCl и HCl – Очистка водой ; – Поглощение водой, водные растворы щелочей (Na. OH, Ca(OH) 2 ) ; – 2 Na. OH+Cl 2 → Na. Cl+Na. OCl+H 2 O. 90 -95 70 -90 90 —

Абсорбционные методы Тарельчатый абсорбер: 1 — секция очистки газа; 2 — форсунка; 3 — контактные тарелки; 4 — секция брызгоудаления.

Абсорбционные методы Насадочный абсорбер: А) со сплошной загрузкой насадки; Б) с послойной загрузкой насадки; 1 — поддерживающие решетки; 2 — насадка; 3 — устройство для распределения жидкости; 4 — перераспределитель; 5 — желоб; 6 — патрубок.

Абсорбционные методы Трубочный плёночный абсорбер 1 — трубы; 2 — трубные решетки.

Абсорбционные методы Полый распыливающий абсорбер

Бесфорсуночный абсорбер Вентури Абсорбционные методы

Очистка от газообразных и парообразных примесей Адсорбция — процесс прилипания молекул вещества (адсорбат) на поверхности контакта этого вещества с твердым телом или жидкостью (адсорбент). Поглощения адсорбата в глубину адсорбента не происходит. Этим адсорбция отличается от абсорбции. Принцип действия: поглощение паров растворителей (98 -99%), оксидов азота (96 -99%), оксидов серы (~90%), галогенов и их соединений (80 -95%) происходит адсорбентом, в качестве которого могут выступать активные угли, силикагели, хемосорбенты, хемосорбенты (известняк).

Адсорбционные методы Очищаемые ингредиенты Принцип очистки Степень очистки, % Пары растворителей активные угли 98 -99 NO X активные угли, силикагели 96 -99 SO X хемосорбенты ~90 Галогены и их соединения хемосорбенты (известняк) 80 —

Адсорбционные методы Адсорбер: А) периодического действия; Б) с кипящим слоем

Схема установки для хемосорбции фторида водорода известняком 1 — бункер; 2 — корпус контактного аппарата; 3 — газораспределительное устройство; 4 — пневматический эжектор. Адсорбционные методы

Каталитические методы очистки газов основаны на гетерогенном катализе и служат для превращения примесей в безвредные или легко удаляемые из газа соединения. Очищаемые ингредиенты Принцип очистки Степень очистки, % NO X Протекают процессы гетерогенного катализа. Катализаторы – металлы ( Pt, Rh , Pd ), основа – металлы или керамика (сетки, спирали, ленты, соты, решетки). Аммиак: NO+NH 3 → N 2 +H 2 O. 90 -99, 9 Органические вещества

Реактор огневого обезвреживания газообразных отходов с регенеративным теплообменником 1 — горелочное устройство; 2 — камера сгорания топлива; 3 — камера обезвреживания отходов; 5 — регенеративный теплообменник; 6 — перекидной клапан; Т — топливо; В — воздух. Каталитические методы

Высокотемпературное обезвреживание Высокотемпературное обезвреживание – термохимическое преобразование обезвреживаемого вещества, включающее высокотемпературное разложение (Т=2000 -3500°С), доокисление и химическое связывание продуктов разложения, мгновенную систему нейтрализации и улавливания конечных малотоксичных химических соединений. Очищаемые ингредиенты Принцип очистки Степень очистки, % Органические, легко окисляемые, дурнопахнущие газы Окисление обезвреживаемых компонентов кислородом 90 —

Высокотемпературное обезвреживание Аппарат для каталитического сжигания ПГО. 1 — вентилятор; 2 — катализатор; 3 — штуцер для выхода очищенного газа; 4 — штуцер для ввода ПГО; 5 — горелка для предварительного нагревания.

Методы защиты атмосферного воздуха ЛЕКЦИЯ № 6 Пермский государственный технический университет